L’Agence spatiale européenne (ESA), en
collaboration avec l’Agence spatiale fédérale russe (Roscosmos) a
choisi l’ensemble des instruments de la charge utile sur la
plate-forme ExoMars qui sera lancée en 2018. Cette plate-forme
permettra de déposer le rover construit par l’ESA à la surface de
Mars en 2019. Un transpondeur belge LaRa (Lander Radioscience) fait
partie des instruments choisis pour la plate-forme.
Qu'est-ce que LaRa ?
Le transpondeur LaRa renvoie les signaux radio en bande X, reçus en
provenance de la Terre, vers les grandes antennes de l’ESA et de la
NASA sur Terre.
Les mesures de l’effet Doppler sur le lien radio entre LaRa sur Mars
et les antennes sur Terre seront utilisées pour déterminer la
rotation et l’orientation de Mars dans l’espace avec une précision
jamais atteinte, l’orientation de la Terre étant par ailleurs,
presque parfaitement connue (précision inférieure au centimètre). A
partir de ces mesures, les scientifiques comprendront mieux
l’intérieur profond de Mars qui influence sa rotation. Le
transpondeur LaRa a été conçu par la firme belge Orban Microwave
Products (OMP) avec un financement de BELSPO (Politique scientifique
fédérale) à travers le Programme PRODEX de l’ESA (PROgramme for the
Development of scientific EXperiments).
ExoMars
ExoMars (Exobiologie sur Mars) est une importante mission vers Mars
destinée à rechercher les biosignatures de la vie martienne, passée
ou présente. Cette mission d’astrobiologie est actuellement en cours
de développement par l’Agence spatiale européenne (ESA) en
collaboration avec l’Agence spatiale fédérale russe (Roscosmos). Le
programme comprend plusieurs engins spatiaux qui seront envoyés vers
Mars sur deux lancements :
- 2016 - L’orbiteur d’ExoMars appelé
"Trace Gas Orbiter" (TGO) et l’atterrisseur Entry, descent and
landing Demonstrator Module (EDM) appelé "Schiaparelli" sont
prévus pour un lancement en 2016. TGO inclura quatre instruments
qui procéderont à une cartographie des sources de méthane et
autres gaz sur Mars. Un de ces instruments est l’instrument
belge NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery). TGO
agira également comme satellite-relais pour les communications
pour les différents éléments de la mission ExoMars qui suivra.
- 2018 - Une plate-forme construite
par Roscosmos permettra de délivrer le rover de l’ESA à la
surface martienne. La plate-forme et le rover incluront des
instruments européens et russes.
ESA et Roscosmos ont récemment lancé un appel à instruments
européens pour la plateforme de 2018. L’instrument belge LaRa
(pour Lander Radioscience) a été sélectionné pour cette
plate-forme. LaRa sera le premier instrument belge sur la
surface de Mars.
But de l’instrument
Il est essentiel de comprendre la structure interne et les processus
dans l’intérieur profond de planètes pour étudier l’origine et
l’évolution des planètes. Comme l’intérieur profond des planètes
n’est pas accessible à l’observation directe, le moyen le plus
efficace pour explorer l’intérieur des corps célestes est par la
géophysique, qui peut être utilisée comme un outil de
"télédétection". Les quatre grandes classes de techniques
géophysiques qui sont utilisées pour sonder l’intérieur des planètes
sont la sismologie, la géodésie, le flux de chaleur et
l’électromagnétisme. L’équipe de scientifiques travaillant sur LaRa
(Lander Radioscience) propose une expérience géodésique de
radioscience qui consiste à mesurer avec précision la rotation et
l’orientation de Mars. La plupart d’entre nous savent que la
rotation d’un œuf dur diffère sensiblement de celle d’un œuf cru.
Cette observation simple montre que l’information à l’intérieur d’un
œuf peut être obtenue à partir de sa rotation. La même idée
s’applique à la rotation et l’orientation de Mars.
Les changements dans l’orientation de Mars peuvent être divisés en
deux composantes : la précession et la nutation. La précession
décrit la tendance à long terme des changements d’orientation dans
l’espace, alors que la nutation est le nom donné aux variations
périodiques à court terme qui sont superposées à la précession.
La précession est liée au mouvement du pôle de l’axe de rotation de
la planète à une vitesse uniforme dans un sens anti-horlogique le
long d’un cercle sur la surface de la sphère céleste, centré sur la
normale au plan orbital de Mars (normale à l’écliptique). Les
mesures de précession permettront d’améliorer la détermination du
moment d’inertie (répartition de masse) de l’ensemble de la planète.
La nutation se compose de petits écarts sur la sphère céleste de ce
mouvement uniforme de précession, à la fois le long du chemin de la
précession et perpendiculairement à celui-ci. Le chemin du pôle
résultant apparaît donc ondulé. Les nutations se produisent à
plusieurs périodes distinctes, la plus grande d’entre elles
(amplitude d’environ 0.5’’) ayant une période de la moitié de la
période orbitale de Mars (il y a 687 jours en une période orbitale
martienne). Les amplifications des nutations forcées dépendent de
l’existence d’un noyau liquide et en particulier de sa taille, de sa
densité et de sa forme. Observer les nutations permettra donc de
déterminer les propriétés du noyau et de confirmer son état au moins
partiellement liquide.
La rotation de Mars est approximativement uniforme, mais il existe
des petites variations de la durée du jour (LOD) de moins d’une
milliseconde en raison des variations saisonnières de la
distribution des masses dans l’atmosphère et des vents qui agissent
sur la surface. L’effet le plus important est lié aux échanges de
CO2 entre l’atmosphère et les calottes polaires de Mars. Tout comme
le patineur tourne plus vite quand il ramène ses bras le long du
corps, Mars tourne plus vite lorsqu’il y a plus de masse à proximité
de l’axe de rotation dans les calottes polaires. Les observations de
la durée du jour martien permettent donc de déterminer cette
redistribution des masses dans l’atmosphère et les calottes
polaires.
Sources principales :
Belspo
France
diplomatie
Exomars sur le site de l'ESA
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